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生命體征監(jiān)測傳感器在血液凈化設備中的應用
蘇州大學機電工程學院 李江鵬，匡紹龍 2019/5/4 10:44:28
（接上頁）成的智能化生命體征監(jiān)測傳感器，可以對患者血液透析干預療效及安全性進行有效提升，并且可減輕醫(yī)護人員的工作量，使得患者呼吸指征觀察、血壓及脈搏測量等工作實現(xiàn)智能化的實時監(jiān)測，相關監(jiān)測數(shù)據(jù)準確性高，還可以對患者治療并發(fā)癥、不良反應等情況進行及時發(fā)現(xiàn)與控制，以此確保患者的血液透析治療正常有序進行，所以生命體征監(jiān)測傳感器在血液凈化設備應用期間的使用價值高，要求醫(yī)護人員對于血液透析工作原理、血液凈化設備工作系統(tǒng)組成及生命體征監(jiān)測設備模塊構(gòu)成等內(nèi)容，作以深入的研究與把握，進而可正確應用血液凈化設備、體征監(jiān)測傳感器，確保患者生命體征監(jiān)測傳感器的應用價值可有效發(fā)揮出來，以此為適合應用血液透析療法治療疾病患者良好地使用血液凈化設備提供助益。
1血液凈化設備概述
急慢性腎功能衰竭患者臨床治療時，血液透析為一種有效的治療手段，患者接受該療法治療的作用原理（見圖1）。醫(yī)生借助于血液凈化設備可將患者機體內(nèi)的血液進行引流處理，繼而通過數(shù)根空心纖維、透析液及對流作用，進行血液物質(zhì)交換，從而將血液中的代謝廢物、多余水分等進行清除凈化，待血液凈化結(jié)束后可將血液再次輸給患者，便可完成一次血液透析治療。血液凈化設備屬于研究人員利用自動控制技術、信號監(jiān)測技術、計算機技術及生物醫(yī)學技術等多種現(xiàn)代化的先進技術研制的一種醫(yī)療設備，多用于臨床腎臟、心肺功能異常相關的疾病治療中，設備運行期間運行系統(tǒng)具有高度集成特點，可以通過血路、電路及水路三者合一的工作系統(tǒng)開展血液凈化工作。其中與患者治療期間生命體征長時間保持穩(wěn)定狀態(tài)相關的關鍵環(huán)節(jié)為液體回路、患者血液體外循環(huán)回路，若治療過程中這兩個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，會對患者疾病干預療效及生命安全造成嚴重威脅；電路可為血液凈化設備的正常運行提供電力支持，可測量、控制患者治療時的設備壓力、實時監(jiān)測空氣質(zhì)量，所以在三路合一的設備系統(tǒng)工作之下可進行患者相關疾病的血液凈化處理工作[1]。
圖1 血液透析原理
2 生命體征監(jiān)測傳感器應用分析（文章對傳感器的主要模塊進行了敘述，請補充傳感器結(jié)構(gòu)圖，以便讀者更好的解讀）
生命體征監(jiān)測傳感器（組成結(jié)構(gòu)參見圖2）在血液凈化設備中的應用，主要發(fā)揮著對患者血壓、體溫、呼吸頻次及脈搏等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測的作用，同時還可對監(jiān)測獲得的患者體征信息，利用傳感器技術進行快速轉(zhuǎn)換，使之成為數(shù)字信號，因此醫(yī)護人員可以從設備監(jiān)控平臺上及時接收到這些數(shù)字信號，待了解患者治療過程中的體征基本情況后，可對設備凈化血液的工作情況作以合理調(diào)節(jié)及控制，增強患者疾病治療安全性與舒適性，所以在具體應用時需要使用者對于傳感器組成模塊及應用情況加以研究，以便保證傳感器可有效監(jiān)測患者的生命體征，使得醫(yī)護人員實時把握患者治療情況。
圖2 傳感器組成結(jié)構(gòu)
2.1血壓、體溫監(jiān)測傳感器模塊
首先血壓測量工作在接受血液透析法治療疾病患者的血液凈化處理期間非常重要，經(jīng)過數(shù)據(jù)指標水平監(jiān)測可讓醫(yī)護人員了解患者治療時的血壓情況，以免發(fā)生舒張壓、收縮壓異常下的透析患者死亡事故，確保透析患者血壓可以在整個治療過程中維持在標準的血壓范圍內(nèi)。
常規(guī)情況下該指標值通過示波法、聽診法進行測量，其中應用示波法時，需要借助于充氣袖套完成檢查工作，以此可將患者上臂動脈血流進行阻斷，如果測量期間收縮壓較低，而袖套壓力較高時，此時脈搏波消失，但是在袖套壓力逐漸下降的情況下，脈搏波會慢慢出現(xiàn)且逐漸增大；參考舒張壓指標水平，如果袖套壓力低于舒張壓時，脈搏波振幅較為穩(wěn)定且較低。因此通過示波法可獲取患者舒張壓及收縮壓數(shù)據(jù)，壓力傳感器在接收到壓力數(shù)據(jù)后，可進行電壓信號轉(zhuǎn)換，而后經(jīng)過信號放大及濾波處理后，再通過轉(zhuǎn)換器（A/D）處理，可轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最終再進行示波法計算便可得到透析患者血壓指標水平及脈搏水平。該模塊中進行信號控制的裝置為單片機，因此可對指標測量、信號轉(zhuǎn)換情況進行控制，再通過無線通信技術進行通信傳輸，便可將信號及時反饋至血液凈化設備監(jiān)控系統(tǒng)中[2]。
其次體溫測量傳感器模塊，可采用數(shù)字溫度傳感器，于患者腋下進行透析患者體溫測量工作，此種傳感器應用時占據(jù)空間較小，布線簡單，所需的動力較少，能夠?qū)μ幱诘蜏?5攝氏度、高溫45攝氏度之間的患者體溫進行精準測量，測得患者體溫上下誤差不超過0.2攝氏度。測量期間單片機MSP430I/O口可以和設備總線進行有效連接，并且無線傳輸模塊可于單片機串行外圍設備接口處進行有效擴展，繼而可對患者體溫進行智能監(jiān)測（未完，下一頁）
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